本实用新型专利技术公开了一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，包括吸附解吸系统、为所述吸附解吸系统提供混合气体的配气系统、收集已提纯甲烷的甲烷收集系统和收集废气的废气收集系统；所述吸附解吸系统包括两个结构相同的吸附塔、冷却装置和电磁阀组，所述吸附塔包括吸附管、抑尘装置、保温炉和热电偶，吸附管的出气管安装有第一压力表，吸附管内设置有用于为吸附剂加热的电极组，所述电极组与电源相连。本实用新型专利技术将变压吸附和变电吸附两者相结合，甲烷检测较准确，升温降温迅速，可以吸附大量的甲烷，适用于大量气体分离，并且甲烷的提浓效果好，装置的体积适中，能耗低。
【技术实现步骤摘要】
一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置
本技术属于煤层气提纯实验装置
，具体涉及一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置。
技术介绍
煤层气是一种储集在煤层中以甲烷为主的自生自储式非常规天然气，我国的煤层气储量丰富，但是利用率较低，尤其是对于在煤炭开采过程中，大量的低浓度煤层气随着压力的减小释放到空间中，随着巷道通风抽放排至大气中，由此造成大量甲烷资源浪费，并且甲烷作为温室气体，其温室效应是CO2的21倍，造成严重的环境问题。在解决低浓度煤层气利用方面，如何简便快捷高效的对其浓缩净化成为重点，目前吸附法工艺成为研究的主流方向，吸附法分为变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)、变电吸附(ESA)。变压吸附分离技术相对于其他气体分离技术具有能耗少，成本低，但是由于吸附剂的性能较差，对甲烷和废气的分离系数较低，使得提浓甲烷的难度增大，提浓效果差。而变温吸附由于不适于大量气体的分离，且加热吸附剂能耗高，升降温速率慢制约了其的应用。而变电吸附具有升温速率快，循环周期短、产率高等优势，但是利用某些吸附剂的导电性，对吸附剂直接通电加热，吸附塔内温度快速变化因而不能将甲烷很好提浓。申请号为201420607320.9的中国专利，公开了一种煤层气浓缩真空变压变温耦合吸附实验装置，该装置将变压吸附和变温吸附集合成一体，存在升温缓慢，气体浓缩时间长，甲烷吸附量较小，该装置的废气收集系统和甲烷收集系统相连，易互相影响。申请号为201520460937.7的中国专利，公开了一种煤层气浓缩装置，该装置将变压吸附和变温吸附集合成一体，采用三个吸附塔，操作复杂，成本高，且装置体积较大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其将变压吸附和变电吸附两者相结合，甲烷检测较准确，升温降温迅速，可以吸附大量的甲烷，适用于大量气体分离，并且甲烷的提浓效果好，装置的体积适中，能耗低。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，包括吸附解吸系统、为所述吸附解吸系统提供混合气体的配气系统、收集已提纯甲烷的甲烷收集系统和收集废气的废气收集系统；其特征在于：所述吸附解吸系统包括交替配合工作的两个结构相同的吸附塔、为所述吸附塔提供冷源的冷却装置和安装在吸附塔气路管路上的电磁阀组，所述吸附塔包括用于放置吸附剂的吸附管、设置在吸附管出气端的抑尘装置、设置在吸附管外的保温炉和设置在保温炉上用于测量吸附管内温度的热电偶，吸附管的出气管安装有第一压力表，吸附管内设置有用于为吸附剂加热的电极组，所述电极组与电源连接。上述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：两个所述吸附塔为并联设置的第一吸附塔和第二吸附塔。上述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：所述冷却装置包括提供低温源的低温恒温槽、安装在第一吸附塔的吸附管与保温炉之间的第一冷却环和安装在第二吸附塔的吸附管与保温炉之间的第二冷却环。上述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：所述电磁阀组包括设置在所述第一吸附塔的吸附管进气管上的第一电磁阀、设置在所述第一吸附塔的吸附管出气管上的第二电磁阀、设置在所述第二吸附塔的吸附管进气管上的第三电磁阀、设置在所述第二吸附塔的吸附管出气管上的第四电磁阀、设置在所述第一吸附塔的吸附管进气端与第一电磁阀之间管路上的第五电磁阀、设置在所述第二吸附塔的吸附管进气端与第三电磁阀之间管路上的第六电磁阀、设置在所述第一吸附塔的吸附管出气端与第二电磁阀之间管路上的第七电磁阀、设置在所述第二吸附塔的吸附管出气端与第四电磁阀之间管路上的第八电磁阀、设置在第一冷却环的进液管上的第九电磁阀、设置在第一冷却环的出液管上的第十电磁阀、设置在第二冷却环进液管上的第十一电磁阀和设置在第二冷却环出液管上的第十二电磁阀。上述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：所述配气系统包括气路单元和与所述气路单元连接的混气瓶，所述气路单元包括通过管路依次连通的第一过滤器、稳压阀、质量流量计、第一止回阀和第二过滤器，所述混气罐的顶部安装有第二压力表。所述混气瓶依次通过第二止回阀、第一手动阀和第一转子流量计与所述吸附塔连接，所述气路单元的数量为多个。上述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：所述废气收集系统包括废气收集器，所述废气收集器依次通过甲烷检测器、第二转子流量计和第四手动阀与两个吸附塔均连接。上述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：所述甲烷收集系统包括甲烷收集器，所述甲烷收集器依次通过第三转子流量计和第三手动阀与真空泵连接，真空泵通过第二手动阀与两个吸附塔均连接。上述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：每个保温炉上的热电偶的数量为多个。上述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：所述低温恒温槽采用型号为DC-3010的低温恒温槽。上述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：所述抑尘装置为三层结构，所述抑尘装置包括两层铜烧结滤芯和设置在两层铜烧结滤芯之间的滤棉。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、本技术将通过在吸附塔出气端设置抑尘装置，防止在解吸过程中细粒微小吸附剂带入管路造成管路堵塞，减少设备故障发生几率，提高甲烷检测的准确程度。2、本技术采用直接加电源的方式，不需要额外热量加热配套部件，升温速度快，不受传热介质的热容或者传热介质与吸附剂间的传热速率限制，吸附解吸速度快，周期短。3、本技术设置有多个气路单元，可以制备多种混合气体，并对混合气体进行提浓实验，适用范围广。综上所述，本技术能其将变压吸附和变电吸附两者相结合，甲烷检测较准确，升温降温迅速，可以吸附大量的甲烷，适用于大量气体分离，并且甲烷的提浓效果好，装置的体积适中，能耗低。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术吸附塔的结构示意图。图3为图2的A处局部放大图。附图标记说明:1-1—第一过滤器；1-2—第二过滤器；2—稳压阀；3—质量流量计；4-1—第一止回阀；4-2—第二止回阀；5-1—第一压力表；5-2—第二压力表；6—混气瓶；7—减压阀；8-1—第一电磁阀；8-2—第二电磁阀；8-3—第三电磁阀；8-4—第四电磁阀；8-5—第五电磁阀；8-6—第六电磁阀；8-7—第七电磁阀；8-8—第八电磁阀；8-9—第九电磁阀；8-10—第十电磁阀；8-11—第十一电磁阀；8-12—第十二电磁阀；9-1—第一转子流量计；9-2—第二转子流量计；9-3—第三转子流量计；10-1—第一手动阀；10-2—第二手动阀；10-3—第三手动阀；10-4—第四手动阀；11—吸附管；12—电源；12-1—电极组；13—保温炉；14-1—第一冷却环；14-2—第二冷却环；15—低温恒温槽；16—热电偶；17—抑尘装置；17-1—铜烧结滤芯；17-2—滤棉；18—真空泵；19—甲烷收集器；20—甲烷检测器；21—废气收集器。具体实施方式如图1和图2所示，本技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，包括吸附解吸系统、为所述吸附解吸系统提供混合气体的配气系统、收集已提纯甲烷的甲烷收集系统和收集废气的废气收集系统；其特征在于：所述吸附解吸系统包括交替配合工作的两个结构相同的吸附塔、为所述吸附塔提供冷源的冷却装置和安装在吸附塔气路管路上的电磁阀组，所述吸附塔包括用于放置吸附剂的吸附管(11)、设置在吸附管(11)出气端的抑尘装置(17)、设置在吸附管(11)外的保温炉(13)和设置在保温炉(13)上用于测量吸附管(11)内温度的热电偶(16)，吸附管(11)的出气管安装有第一压力表(5‑1)，吸附管(11)内设置有用于为吸附剂加热的电极组(12‑1)，所述电极组(12‑1)与电源(12)连接。
【技术特征摘要】
1.一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，包括吸附解吸系统、为所述吸附解吸系统提供混合气体的配气系统、收集已提纯甲烷的甲烷收集系统和收集废气的废气收集系统；其特征在于：所述吸附解吸系统包括交替配合工作的两个结构相同的吸附塔、为所述吸附塔提供冷源的冷却装置和安装在吸附塔气路管路上的电磁阀组，所述吸附塔包括用于放置吸附剂的吸附管(11)、设置在吸附管(11)出气端的抑尘装置(17)、设置在吸附管(11)外的保温炉(13)和设置在保温炉(13)上用于测量吸附管(11)内温度的热电偶(16)，吸附管(11)的出气管安装有第一压力表(5-1)，吸附管(11)内设置有用于为吸附剂加热的电极组(12-1)，所述电极组(12-1)与电源(12)连接。2.按照权利要求1所述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：两个所述吸附塔为并联设置的第一吸附塔和第二吸附塔。3.按照权利要求2所述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：所述冷却装置包括提供低温源的低温恒温槽(15)、安装在第一吸附塔的吸附管(11)与保温炉(13)之间的第一冷却环(14-1)和安装在第二吸附塔的吸附管(11)与保温炉(13)之间的第二冷却环(14-2)。4.按照权利要求3所述的一种煤层气提纯真空变压变电耦合吸附实验装置，其特征在于：所述电磁阀组包括设置在所述第一吸附塔的吸附管(11)进气管上的第一电磁阀(8-1)、设置在所述第一吸附塔的吸附管(11)出气管上的第二电磁阀(8-2)、设置在所述第二吸附塔的吸附管(11)进气管上的第三电磁阀(8-3)、设置在所述第二吸附塔的吸附管(11)出气管上的第四电磁阀(8-4)、设置在所述第一吸附塔的吸附管(11)进气端与第一电磁阀(8-1)之间管路上的第五电磁阀(8-5)、设置在所述第二吸附塔的吸附管(11)进气端与第三电磁阀(8-3)之间管路上的第六电磁阀(8-6)、设置在所述第一吸附塔的吸附管(11)出气端与第二电磁阀(8-2)之间管路上的第七电磁阀(8-7)、设置在所述第二吸附塔的吸附管(11)出气...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志远，廖宏斌，刘娇萍，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61
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